[论文解读] Combined CDF and D0 measurement of WZ and ZZ production in final states with b-tagged jets

D Collaborations|arXiv (Cornell University)|Mar 16, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用 4

一句话总结

本文利用 CDF 和 D0 实验在 √s = 1.96 TeV 的质子-反质子碰撞数据，对 WZ 和 ZZ 产生截面进行了联合测量。联合截面为 4.47 ± 0.64 (统计) +0.73 -0.72 (系统) pb，与标准模型一致，并在 4.6σ 显著性水平下排除了仅含背景的假设，证实了带有 b 价夸克喷注的矢量玻色子对的产生。

ABSTRACT

We present a combined measurement of the production cross section of VZ (V=W or Z) events in final states containing charged leptons (electrons or muons) or neutrinos, and heavy flavor jets, using data collected by the CDF and D0 detectors at the Fermilab Tevatron Collider. The analyzed samples of ppbar collisions at sqrt(s)=1.96 TeV correspond to integrated luminosities of 7.5 - 9.5 fb-1. Assuming the ratio of the production cross sections sigma(WZ) and sigma(ZZ) as predicted by the standard model, we measure the sum of the WZ and ZZ cross sections to be 4.47 +- 0.64 (stat) +0.73 -0.72 (syst) pb. This is consistent with the standard model prediction and corresponds to a significance of 4.6 standard deviations above the background-only hypothesis.

研究动机与目标

• 测量在 √s = 1.96 TeV 下质子-反质子碰撞中 WZ 和 ZZ 矢量玻色子对的联合产生截面。
• 通过分析包含带电轻子、中微子和 b 价标记喷注的末态，检验标准模型对 VZ（V=W, Z）产生的预测。
• 利用 CDF 和 D0 探测器的数据，评估信号在仅含背景假设之上的显著性。
• 通过结合两个独立实验的数据，提高 VZ 产生截面测量的精度。

提出的方法

• 结合费米实验室 Tevatron 中 CDF 和 D0 探测器的数据，分析 √s = 1.96 TeV 下的 pp̄ 碰撞，积分亮度为 7.5–9.5 fb⁻¹。
• 选择包含带电轻子（电子或μ子）、中微子以及通过 b 价标记算法识别为 b-夸克喷注的末态。
• 在运动学分布中对信号和背景贡献进行联合拟合，以提取信号产额。
• 应用标准模型预测的 σ(WZ)/σ(ZZ) 比值，以约束联合的 WZ+ZZ 截面。
• 通过专用控制区域和基于模拟的修正，评估统计不确定性和系统不确定性的大小。
• 使用轮廓似然比检验计算信号相对于背景的显著性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 √s = 1.96 TeV 下，带有 b 价标记喷注的末态中 WZ 和 ZZ 产生的测量截面是多少？
• RQ2 观测到的 WZ+ZZ 截面与标准模型预测相比如何？
• RQ3 在仅含背景的假设下，信号的显著性是多少？
• RQ4 CDF 和 D0 数据的联合使用在多大程度上提高了 VZ 截面测量的精度？

主要发现

• 联合测量的 WZ+ZZ 产生截面为 4.47 ± 0.64 (统计) +0.73 -0.72 (系统) pb。
• 在不确定度范围内，测量截面与标准模型预测一致。
• 信号显著性超过 4.6 个标准差，高于仅含背景的假设。
• CDF 和 D0 数据的联合使用提高了 WZ+ZZ 截面测量的精度，优于单个实验的结果。
• 观测到的截面支持了末态中存在带有 b 价标记喷注的 VZ 产生的存在。
• 该结果为在 Tevatron 上产生与重夸克关联的 WZ 和 ZZ 矢量玻色子对提供了有力证据。